[发明专利]一种超细碳纤维的粉碎工艺及粉碎装置

说明书

本发明提供了一种超细碳纤维的粉碎工艺，包括以下步骤：将碳纤维废料依次进行低温处理、多级高速旋转切割、气流风选和球磨，得到超细碳纤维；所述低温处理的温度为‑60～‑75℃；所述低温处理的时间为5～10min。本发明在碳纤维废料粉碎之前，先对所述碳纤维废料进行低温脆化处理，使其在后续的粉碎以及研磨工序之后，能够得到更小粒径的碳纤维，并且，碳纤维自身的性能不会发生改变。实验结果表明，本发明中的工艺得到的超细碳纤维粒径为1～5μm。本发明还提供了一种超细碳纤维的粉碎装置。

技术领域

本发明属于碳纤维二次回收技术领域，尤其涉及一种超细碳纤维粉碎工艺及粉碎装置。

背景技术

碳纤维及其复合材料由于优异的力学性能被广泛应用于轻量化、高强度及高模量结构材料中，而碳纤维增强结构形式种类较多，包括碳纤维毡、碳纤维纺织物或具有一定长度的短切碳纤维，采用的基体往往为热固性树脂胶黏剂。在碳纤维复合材料制备过程中，由于加工技术的种种限制，往往存在各种碳纤维毡、碳纤维织物或者碳纤维短切丝的废料积压，这些废料往往不能作为正常作为复合材料的增强体正常使用，而焚烧、掩埋等常规处理方法又会带来严重的环境污染。

近年来国内外对于碳纤维废料的回收利用技术进行了大量实验研究，开发了多种碳纤维增强织物废品的回收利用工艺。其中采用特殊手段对碳纤维进行二次微细粉碎，在短切碳纤维丝的基础上进行超细化粉碎粉体处理，使其成为具有不同粒径的粉末填料，可以填充到橡胶基体中重新制备复合材料增强产品，例如增强橡胶轮胎、增强橡胶弹性板材等。因此，如何将碳纤维粉碎得到更小粒度的碳纤维粉体，是目前碳纤维废料回收利用技术的一个瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细碳纤维的粉碎工艺和粉碎装置，本发明中的粉碎工艺得到的碳纤维粉体尺寸更小，且引起碳纤维材质的变化。

本发明提供一种超细碳纤维的粉碎工艺，包括以下步骤：

将碳纤维废料依次进行低温处理、多级高速旋转切割、气流风选和球磨，得到超细碳纤维；

所述低温处理的温度为-60～-75℃；所述低温处理的时间为5～10min。

优选的，所述多级高速旋转切割的线速度为5～15m/s。

优选的，所述气流风选的压强为0.5～2MPa。

优选的，所述气流风选的孔隙直径为0.1～0.5mm。

优选的，所述球磨为多级球磨；所使用的研磨球直径为5～30mm。

优选的，所述碳纤维废料为碳纤维单层网胎、碳纤维毡、短切碳纤维丝或碳纤维长丝。

本发明提供一种超细碳纤维的粉碎装置，包括依次连接的真空进料斗、低温处理室、多级高速旋转切割室、气流风选室和球磨研细处理室；

所述球磨研细处理室内设置有氮气密封循环器；球磨研细处理室的外表面设置有冷却调节器。

优选的，所述真空进料斗与低温处理室之间通过管路连接，所述管路连接有真空泵。

优选的，所述低温处理室为夹层结构，所述夹层中设置有循环液氮管路。

优选的，所述多级高速旋转切割室内设置有2～3组高速旋转刀。

本发明提供了一种超细碳纤维的粉碎工艺，包括以下步骤：将碳纤维废料依次进行低温处理、多级高速旋转切割、气流风选和球磨，得到超细碳纤维；所述低温处理的温度为-60～-75℃；所述低温处理的时间为5～10min。本发明在碳纤维废料粉碎之前，先对所述碳纤维废料进行低温脆化处理，使其在后续的粉碎以及研磨工序之后，能够得到更小粒径的碳纤维，并且，碳纤维自身的性能不会发生改变。实验结果表明，本发明中的工艺得到的超细碳纤维粒径为1～5μm。

附图说明